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Domar los incendios forestales del mañana


Los incendios forestales han devastado el oeste de los Estados Unidos durante la última década. Más de tres millones de acres ya se han quemado en todo el país este año. 


por Brendan Bane, Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico


A medida que los incendios se inician antes y se extienden cada año hasta el otoño, pasando de «temporadas de incendios» a «años de incendios», el Centro Nacional Interagencial de Bomberos informa que muchas regiones del oeste de EE. UU. muestran un potencial de incendios superior al promedio.

Desde la predicción de grandes incendios hasta la prevención de futuros incendios, los investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) del Departamento de Energía están abordando el problema de los incendios forestales cada vez más intensos desde numerosos ángulos científicos. Y están manteniendo nuestras luces encendidas en el proceso.

Combatir incendios… desde el espacio

Mientras los bomberos luchaban contra los incendios en primera línea en 2021, un equipo de científicos ayudó desde un punto de vista único: el espacio exterior. El científico de datos del PNNL, Andre Coleman, dirige RADR-Fire, el sistema de procesamiento de imágenes satelitales que mapea los incendios activos. RADR-Fire ayuda al personal de extinción de incendios, operadores de servicios públicos y otros tomadores de decisiones a comprender mejor el comportamiento de un incendio para que puedan tomar decisiones informadas en medio de un desastre natural.

Pero también es una herramienta de planificación. La misma información recopilada por el sistema RADR-Fire puede ayudar a los operadores de servicios públicos a evaluar el riesgo al identificar las áreas que son más propensas a incendios forestales y qué infraestructura energética necesita protección. Los sensores que se encuentran a bordo de muchos satélites diferentes, uno de ellos un sensor experimental a bordo de la Estación Espacial Internacional, otorgan una vista panorámica de la superficie de la Tierra.

Algunos sensores satelitales pueden revelar dónde el combustible es fuerte, como áreas con vegetación seca y densamente poblada. Otros muestran dónde la infraestructura vulnerable, como las líneas de transmisión o las estaciones generadoras, se encuentran dentro del camino de un incendio. El equipo de Coleman ha trabajado con los bomberos para agregar nuevas capacidades al sistema, como la capacidad de marcar dónde han caído las gotas de retardante de fuego. Mientras los bomberos luchan contra los incendios en el suelo, RADR-Fire proporciona información valiosa desde arriba.

Las técnicas convencionales de mapeo de incendios involucran imágenes aéreas nocturnas a bordo de aviones de extinción de incendios. Los analistas de incendios forestales procesan imágenes después de que la aeronave regresa a la base, a menudo dibujando a mano los límites cambiantes del incendio en función de las imágenes aéreas. Esos mapas ayudan a los responsables de la lucha contra incendios a asignar recursos limitados y gestionar estratégicamente el fuego. Pero el costoso proceso a menudo lleva horas, las vistas pueden verse oscurecidas por espesas nubes de humo y el mal tiempo puede hacer que los aviones queden en tierra, que a menudo no están disponibles cuando múltiples incendios exigen atención.

RADR-Fire realiza la tarea de forma más rápida y equitativa. Donde los aviones de observación de incendios a menudo se dedican a los incendios más grandes y peligrosos, RADR-Fire puede evaluar incendios forestales más pequeños que rara vez reciben la atención de los aviones, ya sea que se acerquen a las ciudades o se muevan a través de un campo deshabitado. Sus sensores pueden mirar a través del humo y detectar el calor, mostrando exactamente dónde y cómo se queman los fuegos calientes incluso cuando la visibilidad es baja.

Sin embargo, RADR-Fire no es una panacea de un solo punto. La capacidad de mapeo es solo una herramienta crucial entre muchas, destinada a respaldar los esfuerzos continuos de gestión de incendios forestales. En la actualidad, Coleman y su equipo utilizan una red satelital similar para compartir pronósticos estacionales a corto plazo del riesgo de incendio con las empresas de servicios públicos. Mediante el procesamiento de datos de sensores enfocados en la vegetación que rodea la infraestructura energética, Coleman mapea el «paisaje de combustible», señalando áreas especialmente hambrientas de agua que son ricas en combustible seco que sustenta el fuego.

«Estos pronósticos estacionales son realmente una extensión de nuestro trabajo RADR-Fire», dijo Coleman. «En esencia, RADR-Fire se trata de monitorear incendios forestales activos. Pero hemos ampliado nuestras herramientas utilizando sensores remotos satelitales para comprender ahora la condición de los combustibles, de modo que obtengamos la imagen más actual y actualizada de lo que está sucediendo».

El equipo de Coleman ayuda a las empresas de servicios públicos a identificar otros riesgos relacionados con la red. Si una subestación o un corredor de líneas eléctricas está rodeado de maleza seca y los niveles de humedad son bajos, pueden señalar no solo el riesgo de incendio, sino también el impacto de un corte de energía regional. Las empresas de servicios públicos deben comprender las consecuencias de los cortes de energía para una variedad de servicios, incluidos hospitales, instalaciones de vivienda asistida, estaciones de policía, tratamiento y suministro de agua, y más.

Detener los incendios antes de que comiencen

Técnicas como el aclareo de bosques y la quema controlada pueden ayudar a controlar futuros incendios antes de que se enciendan. Las llamas se detuvieron justo cuando se encontraron con las secuoyas de Yosemite a principios de este verano, por ejemplo, algo que los administradores del parque atribuyen a las quemaduras controladas. El científico jefe de PNNL, Mark Wigmosta, desarrolló una nueva herramienta con el Servicio Forestal de EE. UU. (USFS) para ayudar a las agencias gubernamentales a saber dónde diluir o aplicar quemas controladas. En algunos casos, estos enfoques reducen los riesgos de incendio entre un 25 y un 96 por ciento.

Concentrándose en la región de Wenatchee en el estado de Washington, que reclama el incendio forestal más grande en la historia del estado, el equipo trabajó para ver cómo los diferentes patrones de uso de la tierra pueden hacer que esta área sea más resistente tanto a los incendios forestales como al cambio climático.

«Al imitar la naturaleza y agregar complejidad a los paisajes, ayuda a evitar que futuros incendios se salgan de control», dijo Wigmosta.

Con aproximadamente 500 millones de acres de bosques públicos, privados, estatales y tribales respaldados por la administración del USFS, ha sido un desafío priorizar en qué áreas enfocar estos esfuerzos con recursos limitados.

Los enfoques como el de Wigmosta también ofrecen otros beneficios, como reducir el humo de futuros incendios en un 33 por ciento e incluso fortalecer el flujo de agua entre un 7 y un 10 por ciento.

«Esta información ayudará a los administradores de tierras a diseñar un camino a seguir para dirigir sus recursos hacia los mayores beneficios, ya sea reduciendo las emisiones de incendios forestales, mejorando el secuestro de carbono a largo plazo o incluso aumentando el caudal», dijo Wigmosta.

Predecir los incendios forestales del mañana

Muchas de las agencias encargadas de señalar el riesgo de incendio se basan en factores climáticos bien conocidos para estimar el peligro. Conduzca a través de un bosque público y es posible que vea una rueda de colores que indica la posibilidad de un incendio: verde cuando el riesgo es bajo, rojo cuando factores como las altas temperaturas y los vientos fuertes apuntan a un mayor peligro. Pero los incendios forestales, y todas las variables que dan forma a su intensidad, son más complejos que eso.

Algunos factores básicos como la temperatura y la velocidad del viento pueden dar una estimación aproximada del riesgo. Sin embargo, para obtener una imagen más sólida y precisa del comportamiento de los incendios forestales ahora y en el futuro, debemos considerar más.

Es por eso que la científica atmosférica Ruby Leung dirigió un equipo de científicos en el diseño de un nuevo enfoque para proyectar el comportamiento de los incendios forestales. Un nuevo par de modelos considera una lista ampliada de 28 «predictores de incendios forestales» que proyectan el comportamiento de los incendios forestales ahora y, cuando se combinan con modelos que estiman el cambio climático , varias décadas en el futuro.

La sequedad de la vegetación, el nivel de humedad atmosférica, la cantidad de personas que viven cerca: estas y otras variables pueden brindar una imagen más completa de la probabilidad de que ocurra un incendio, qué tan lejos arde y cuánto humo libera en la atmósfera.

Proyectar cómo aumentan y disminuyen las emisiones de incendios en el clima del mañana fue el objetivo original del trabajo, dijo Leung, que comenzó en asociación con la Agencia de Protección Ambiental y recibió apoyo adicional a través de HyperFACETS, un proyecto de ciencia climática patrocinado por la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía. . Aunque el comportamiento futuro de los incendios variará según la región, se prevé que aumenten las emisiones de incendios.

«Algunos lugares verán un mayor aumento en las emisiones de incendios, mientras que otros verán menos», dijo Leung. «Pero en general, todo Estados Unidos verá un aumento de las emisiones de incendios en el futuro. Y eso se debe a temperaturas más cálidas y una sequía cada vez mayor».

El nuevo enfoque utiliza inteligencia artificial para determinar qué variables son las más importantes para predecir el área quemada y los niveles de humo. Así como un sistema artificialmente inteligente puede clasificar hábilmente imágenes de gatos y perros, también puede clasificar qué variables de predicción de incendios son clave para predicciones hábiles.

Como era de esperar, la sequedad y la carga de combustible son los principales contribuyentes. Pero los patrones climáticos que se desarrollan a lo largo de los años también pueden aumentar significativamente el riesgo. Dichos patrones no suelen considerarse en el modelado convencional del comportamiento del fuego.

El seguimiento de los niveles de emisión de incendios es importante por su riesgo generalizado para la salud humana, dijo Leung. Pero esa importancia solo crecerá a medida que los incendios ardan con más fuerza.

«Cuando pensamos en la contaminación», dijo Leung, «a menudo pensamos en las emisiones de los gases de escape de los automóviles o de la quema de combustibles fósiles. Sin embargo, los contaminantes de las emisiones de incendios forestales podrían superar a esos dos y convertirse en la mayor fuente de contaminantes en el futuro a medida que aumentan las emisiones de incendios mientras se reducirán las emisiones antropogénicas».

Cuando los investigadores pintan imágenes cada vez más completas de los incendios forestales del mañana, muchos se beneficiarán. Los operadores de servicios públicos están mejor equipados para proteger la infraestructura energética de los desastres naturales, los tomadores de decisiones están más informados al administrar las respuestas a un clima cambiante y la comunidad científica tiene una mayor comprensión de los climas extremos.



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